OXID SIŘIČITÝ (SO2): STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, RIZIKA - CHEMIE - 2025

Oxid siřičitý je plynný anorganická sloučenina obsahující síru (S) a kyslík (O), a jeho chemický vzorec SO ₂. Je to bezbarvý plyn s dráždivým a dusivým zápachem. Kromě toho je rozpustný ve vodě a vytváří kyselé roztoky. Sopky ho během erupcí vytlačují do atmosféry.

Je součástí biologického a geochemického cyklu síry, ale produkuje se ve velkém množství určitými lidskými činnostmi, jako je rafinace ropy a spalování fosilních paliv (například uhlí nebo nafta).

Oxid siřičitý SO ₂ je emitován sopkami během erupcí. Brocken Inaglory. Zdroj: Wikimedia Commons.

SO ₂ je redukční činidlo, které umožňuje papírovina zůstává bílý po bělení s jinými sloučeninami. Slouží také k odstranění stop chloru ve vodě, která byla ošetřena touto chemikálií.

Používá se k uchování některých druhů potravin, k dezinfekci nádob, kde se vyrábí fermentace hroznové šťávy za účelem výroby vína nebo ječmene pro výrobu piva.

Používá se také jako fungicid v zemědělství, k získání kyseliny sírové, jako rozpouštědla a jako meziprodukt při chemických reakcích.

SO ₂ přítomné v atmosféře je škodlivé pro mnoho rostlin, ve vodě ovlivňuje ryb, a to je také jeden z těch, odpovědné za „kyselého deště“, který koroduje materiály vytvořené lidmi.

Struktura

Molekula oxidu siřičitého je symetrická a vytváří úhel. Úhel je vzhledem k tomu, že SO ₂ má volný elektronový pár, to znamená, že elektrony, které netvoří vazbu s jakýkoli atom, ale zdarma.

Lewisova struktura oxidu siřičitého, kde je pozorován jeho úhlový tvar a pár volných elektronů. WhittleMario. Zdroj: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Oxid siřičitý

- Anhydrid síry

- Oxid siřičitý.

Vlastnosti

Fyzický stav

Bezbarvý plyn.

Molekulární váha

64,07 g / mol

Bod tání

-75,5 ° C

Bod varu

-10,05 ° C

Hustota

Plyn: 2,26 při 0 ° C (vzhledem ke vzduchu, tj. Hustota vzduchu = 1). To znamená, že je těžší než vzduch.

Kapalina: 1,4 až -10 ° C (vzhledem k vodě, tj. Hustota vody = 1).

Rozpustnost

Rozpustný ve vodě: 17,7% při 0 ° C; 11,9% při 15 ° C; 8,5% při 25 ° C; 6,4% při 35 ° C

Rozpustný v ethanolu, diethyletheru, acetonu a chloroformu. Je méně rozpustný v nepolárních rozpouštědlech.

pH

Vodný SO ₂ řešení jsou kyselé.

Chemické vlastnosti

SO ₂ je silný redukční a oxidační činidlo. V přítomnosti vzduchu a katalyzátoru oxiduje SO ₃.

SO ₂ + O ₂ → SO ₃

Osamocené páry elektronů způsobují, že se někdy chová jako Lewisova báze, jinými slovy, může reagovat se sloučeninami, kde je atom, který chybí elektrony.

Pokud SO ₂ je ve formě plynu a suchý, to nenarušuje železo, ocel, měď-slitiny niklu, nebo nikl-chrom-železo. Pokud je však v tekutém nebo mokrém stavu, způsobuje korozi těchto kovů.

Kapalný SO ₂ s 0,2% vody nebo více vytváří silnou korozi na železo, mosaz a měď. Je korozivní pro hliník.

Pokud je kapalina, může také napadnout některé plasty, gumy a povlaky.

Vodné roztoky SO

SO ₂, je velmi rozpustný ve vodě. Mělo se za to po dlouhou dobu, že ve vodě se tvoří kyseliny siřičité H ₂ SO ₃, ale existence této kyseliny nebyla prokázána.

V roztocích SO ₂ ve vodě nastat následující rovnováha:

SO ₂ + H ₂ O ⇔ SO ₂.H ₂ O

SO ₂.H ₂ O ⇔ HSO ₃ ^- + H ₃ O ⁺

HSO ₃ ^- + H ₂ O ⇔ SO ₃ ^2- + H ₃ O ⁺

V případě, HSO ₃ ^- je hydrogensiřičitan iont a SO ₃ ² je sulfitový ion. Siřičitanu iontů SO ₃ ² se vyrábí hlavně, když je alkalický přidá k SO ₂ řešení.

Vodné roztoky SO ₂ se snižuje vlastnosti, a to zejména v případě, že jsou alkalické.

Další vlastnosti

- Je extrémně stabilní vůči teplu, a to i do 2 000 ° C.

- Není hořlavý.

Získání

SO ₂ se získá spalováním síry (S) ve vzduchu, i když malá množství SO _3, jsou také vytvořeny.

S + O ₂ → SO ₂

Může se také vyrábět zahříváním různých sulfidů ve vzduchu, mezi jiným spalováním pyritových minerálů a minerálů obsahujících sulfidy.

V případě pyritu železa se při oxidaci _získá oxid železa (iii) a S02:

4 FeS ₂ + 11 O ₂ → 2 Fe ₂ O ₃ + 8 SO ₂ ↑

Přítomnost v přírodě

SO ₂ se do atmosféry uvolňuje aktivitou sopek (9%), ale to je také způsobena jinými přírodními aktivity (15%) a lidského činitele (76%).

Výbušné vulkanické erupce způsobují významné roční výkyvy nebo změny SO ₂ v atmosféře. Odhaduje se, že 25% SO ₂ emitovaného sopkami je odplaveno deštěm před dosažením stratosféry.

Přírodní zdroje jsou nejhojnější a jsou způsobeny biologickým cyklem síry.

V městských a průmyslových oblastech převládají lidské zdroje. Hlavní lidskou činností, která ji produkuje, je spalování fosilních paliv, jako je uhlí, benzín a nafta. Další lidské zdroje jsou ropné rafinerie, chemické závody a výroba plynu.

Lidské činnosti, jako je spalování uhlí na elektřinu, jsou zdrojem znečištění SO ₂. Adrem68. Zdroj: Wikimedia Commons.

U savců je generován endogenně, tj. V těle zvířat a lidí v důsledku metabolismu aminokyselin obsahujících síru, zejména L-cysteinu.

Aplikace

Při výrobě kyseliny sírové

Jednou z nejdůležitějších aplikací SO ₂ je v získání kyseliny sírové H ₂ SO ₄.

2 SO ₂ + 2 H ₂ O + O ₂ → 2 H ₂ SO ₄

V zpracovaném potravinářském průmyslu

Oxid siřičitý se používá jako konzervační a stabilizátor potravin, jako prostředek pro regulaci vlhkosti a jako modifikátor chuti a textury v některých jedlých produktech.

Používá se také k dezinfekci zařízení přicházejících do styku s potravinami, fermentačních zařízení, jako jsou zařízení v pivovarech a vinařstvích, nádobách na potraviny atd.

Umožňuje konzervovat ovoce a zeleninu, prodlužuje jejich životnost na polici supermarketu, zabraňuje ztrátě barvy a chuti a pomáhá při zadržování vitamínu C (kyselina askorbová) a karotenů (prekurzorů vitamínu A).

Sušené ovoce je díky SO ₂ chráněno před plísněmi a bakteriemi. Autor: Isabel Ródenas. Zdroj: Pixabay.com

Používá se k ochraně vína, protože ničí bakterie, houby a nežádoucí kvasinky. Používá se také ke sterilizaci a prevenci tvorby nitrosaminů v pivu.

Ječmen kvašení pro získání piva se sterilizuje s SO ₂. Autor: Cerdadebbie. Zdroj: Pixabay.

Používá se také k namáčení kukuřičných jader, k bělení řepného cukru a jako antimikrobiální látka při výrobě kukuřičného sirupu s vysokým obsahem fruktózy.

Jako rozpouštědlo a činidlo

Široce se používá jako nevodné rozpouštědlo. Ačkoli to není ionizující rozpouštědlo, je užitečné jako rozpouštědlo prosté protonů pro určité analytické aplikace a chemické reakce.

Používá se jako rozpouštědlo a činidlo v organické syntéze, meziprodukt při výrobě dalších sloučenin, jako je oxid chloričitý, acetylchlorid a při sulfonaci olejů.

Jako redukční činidlo

Používá se jako redukční činidlo, i když není tak silné, a v alkalickém roztoku se tvoří siřičitanový ion, což je energeticky účinnější redukční činidlo.

V různých aplikacích

Používá se také SO ₂:

- V zemědělství jako fungicid a konzervační prostředek pro hrozny po sklizni.

- Výroba hydrosiričitanů.

- Pro bělení dřevné buničiny a papíru, neboť umožňuje stabilizovat buničiny po bělení s peroxidem vodíku H ₂ O ₂; SO ₂ pracuje tak, že ničí zbývající H ₂ O ₂ a udržuje tak jas buničiny, protože H ₂ O ₂ může způsobit změnu jasu.

- K bělení textilních vláken a proutěných předmětů.

- Čištění vody, protože odstraňuje zbytkový chlor, který zbývá po chloraci pitné vody, odpadní vody nebo průmyslové vody.

- Při rafinaci nerostů a kovů jako redukčního činidla pro železo během zpracování nerostů.

- Při rafinaci oleje zachycuje kyslík a zpomaluje korozi a jako extrakční rozpouštědlo.

- Jako antioxidant.

- Jako alkalický neutralizátor při výrobě skla.

- V lithiových bateriích jako oxidační činidlo.

Účinky OS

Studie ukázaly, že endogenní nebo tělo vyrobené SO ₂ má příznivý vliv na kardiovaskulární systém, včetně regulaci srdeční funkce a relaxaci cév.

Při SO ₂ je produkován v těle, se převede na jeho derivátů hydrogensiřičitan HSO ₃ ^- a sulfit SO ₃ ^2-, který vyvíjejí vaso-relaxační účinek na tepen.

Endogenní SO ₂ snižuje hypertenzi, zabraňuje rozvoji aterosklerózy a chrání srdce před poškozením myokardu. Má také antioxidační účinek, inhibuje zánět a apoptózu (programovaná buněčná smrt).

Z těchto důvodů se předpokládá, že to může být nová nová terapie kardiovaskulárních chorob.

Srdce může těžit z SO ₂ produkovaného tělem. Autor: OpenClipart-Vectors. Zdroj: Pixabay.

Rizika

- Vystavení plynnému SO ₂ může vést k popálení očí, kůže, krku a sliznic, poškození bronchiálních trubic a plic.

- Některé studie uvádějí, že existuje potenciální riziko poškození genetického materiálu savčích a lidských buněk.

- Je žíravý. Není hořlavý.

Ekotoxicita

Oxid siřičitý je nejběžnějším znečišťujícím plynem v atmosféře, zejména v městských a průmyslových oblastech.

Jeho přítomnost v atmosféře přispívá k takzvanému „kyselému dešti“, který je škodlivý pro vodní organismy, ryby, suchozemskou vegetaci a korozi pro umělé materiály.

Památník poškozený kyselým deštěm. Nino Barbieri. Zdroj: Wikimedia Commons.

SO ₂, je toxický pro ryby. Zelené rostliny jsou mimořádně citlivé na atmosférický SO ₂. Alfalfa, bavlna, ječmen a pšenice jsou poškozeny při nízké úrovni životního prostředí, zatímco brambory, cibule a kukuřice jsou mnohem odolnější.

Účinky požití s ​​jídlem

Ačkoli to není pro zdravé lidi neškodné, při použití v koncentracích doporučených autorizovanými zdravotnickými agenturami může SO ₂ vyvolat astmu u citlivých lidí, kteří je berou s jídlem.

Citliví lidé mohou trpět astmatem při jídle s malým množstvím SO ₂. Suraj na malajálamské Wikipedii. Zdroj: Wikimedia Commons.

Potraviny, které jej obvykle obsahují, jsou sušené ovoce, umělé nealkoholické nápoje a alkoholické nápoje.

Reference

1. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Oxid siřičitý. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Huang, Y. et al. (2016). Endogenní oxid siřičitý: nový člen rodiny benzotransmiterů v kardiovaskulárním systému. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 8961951. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
3. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. Čtvrté vydání. John Wiley a synové.
4. Windholz, M. a kol. (editoři) (1983). The Merck Index. Encyklopedie chemických látek, léčiv a biologických látek. Desáté vydání. Merck & CO., Inc.
5. Pan, X. (2011). Oxidy síry: zdroje, expozice a účinky na zdraví. Účinky oxidů síry na zdraví. V encyklopedii zdraví životního prostředí. Obnoveno z sciposedirect.com.
6. Tricker, R. a Tricker, S. (1999). Znečišťující látky a znečišťující látky. Oxid siřičitý. V environmentálních požadavcích na elektromechanická a elektronická zařízení. Obnoveno z sciposedirect.com.
7. Bleam, W. (2017). Acid-Base Chemistry. Oxidy síry. V půdě a environmentální chemii (druhé vydání). Obnoveno z sciposedirect.com.
8. Freedman, BJ (1980). Oxid siřičitý v potravinách a nápojích: jeho použití jako konzervační látky a jeho účinek na astma. Br J Dis Chest. 1980; 14 (2): 128-34. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
9. Craig, K. (2018). Přehled chemie, používání pesticidů a environmentálního osudu oxidu siřičitého, jak se používá v Kalifornii. V recenzích kontaminace životního prostředí a toxikologie. Svazek 246. Obnoveno z odkazu.springer.com.